Por Michio Kaku
Ya basta de vagar por las costas del océano cósmico. Por fin estamos preparados para embarcarnos y poner rumbo a las estrellas.
Carl Sagan
En 2100 la humanidad estará a punto de entrar en una nueva era de la exploración espacial: el objetivo será alcanzar las estrellas.
Planetas extrasolares
Uno de los logros más asombrosos del programa espacial ha sido la exploración robotica del espacio exterior, que ha ampliado considerablemente el horizonte de la humanidad.
Lo prioritario en esas misiones robóticas será la búsqueda de planetas similares a la tierra que puedan albergar vida, lo cual es el Santo Grial de la ciencia espacial. Hasta ahora los telescopios situados en la superficie terrestre han identificado unos 500 planetas que orbitan en sistemas estelares lejanos y se están descubriendo planetas con un promedio de uno nuevo cada una o dos semanas. Sin embargo, la gran decepción es que con nuestros instrumentos solo podemos identificar planetas gigantescos, del tamaño de júpiter, en los que no puede darse la vida tal como la conocemos.
El planeta más pequeño que han detectado los telescopios situados en la superficie terrestre se identificó en el 2010 y su masa es entre 3 y 4 veces la de la Tierra. Lo notable de este descubrimiento es que esa “supertierra” es la primera que se encuentra situada en la zona habitable de su sol, es decir, a la distancia adecuada para tener agua en estado líquido.
Todo esto cambio con el lanzamiento del telescopio de la Misión Kepler en 2009 y del satélite COROT en 2006. Estas sondas espaciales buscan unas pequeñísimas fluctuaciones en la luz de las estrellas, producidas cuando un pequeño planeta se mueve frente a su estrella, bloqueando la luz de esta en una proporción minúscula.
Proyecto COROT
Escaneando minuciosamente miles de estrellas para buscar esas diminutas fluctuaciones, las sondas espaciales podrán detectar quizá cientos de planetas parecidos a la Tierra. Una vez identificados, esos planetas pueden analizarse rápidamente para ver si contienen agua líquida, que es quizá el bien más preciado de todo el espacio.
El agua líquida es el disolvente universal, el recipiente en que probablemente surgió el primer ADN. Si en esos planetas hay océanos de agua líquida, eso podría modificar nuestra manera de entender la vida en el universo.
Proyecto Kepler
A su vez, el satélite Kepler será sustituido por el TPF (Terrestrial Planet Finder). Aunque la fecha de lanzamiento de este satélite se ha pospuesto varias veces, sigue siendo el mejor candidato para mejorar los logros del Kepler.
En primer lugar, dispondrá de un espejo cuatro veces mayor que el del Hubble. En segundo lugar, tendrá sensores infrarrojos que podrán reducir la intensa radiación de una estrella hasta un millón de veces, consiguiendo así revelar la presencia del oscuro planeta que pueda estar girando en torno a ella. Para conseguir esto, el satélite captara dos ondas de la radiación de la estrella y luego las combinara cuidadosamente, de modo que se anulen una a la otra, eliminando así la presencia no deseada de la estrella.
Proyecto TPF
El satélite Europa: fuera de la zona de habitabilidad solar
Hay además otro objetivo tentador para las sondas que tenemos dentro de nuestro sistema solar: el satélite Europa. Durante décadas se creyó que, dentro del sistema solar, la vida únicamente podía existir en la zona de habitabilidad estelar, una region que se extiende alrededor del Sol y donde los planetas no son demasiados calientes, ni demasiados fríos, para albergar vida.
La tierra tiene la suerte de disponer de agua líquida porque su órbita está a la distancia adecuada del Sol. El agua líquida herviría en un planeta como Mercurio, que se encuentra demasiado cerca del sol y se helaría en un planeta como Júpiter, que está demasiado lejos. Como el agua líquida es probablemente el fluido en el que el ADN y las proteínas se formaron por primera vez, durante mucho tiempo se creyó que dentro del sistema solar solo podía haber vida en la Tierra o, tal vez, Marte.
Pero los astrónomos se equivocaban. Después de que la nave espacial “Voyager” surcara el espacio pasando por las lunas de Júpiter, se puso de manifiesto que había otro lugar en el que la vida podría florecer: debajo de la capa de hielo que recubre las lunas de Júpiter. Europa, una de las lunas de Júpiter descubiertas por Galileo en 1610, pronto llamo la atención de los astrónomos. Aunque tiene su superficie cubierta permanentemente de hielo, bajo esa capa hay un océano líquido.
Satélite Europa
Dado que el océano es mucho más profundo en Europa que en la Tierra, se calcula que el volumen total del océano de Europa es el doble de los océanos terrestres.
Hubo cierta sorpresa al constatar que en el sistema solar hay otra fuente de abundante energía diferente al Sol. Por debajo del hielo, la superficie de Europa se calienta continuamente a causa las fuerzas mareales. Cuando Europa experimenta sacudidas en su órbita alrededor de Júpiter, la gravedad de este planeta de gran masa ejerce presiones sobre la luna en distintas direcciones, creando fricciones en zonas profundas bajo la corteza. La fricción genera un calor que a su vez, funde el hielo y crea un océano estable de agua líquida.
Como consecuencia de este notable descubrimiento, la EJSM (Europa Jupiter System Mission) tiene previsto su lanzamiento de manera provisional para el año 2020. Está diseñada para orbitar en torno a Europa y, si es posible, aterrizar en esta luna. Aparte de esto, algunos científicos han soñado con explorar Europa enviando allí aparatos más sofisticados. Han considerado toda una variedad de métodos para buscar vida bajo el hielo.
Una posibilidad es la EICM (Europa Ice Clipper Mission), que dejaría caer unas esferas sobre la superficie helada. El penacho y la nube de escombros que surgirían desde el lugar del impacto serian analizados detalladamente por una nave espacial que cruzaría la zona. Un programa más ambicioso es colocar bajo el hielo un submarino hidrobotico manejado por control remoto.
Hasta la década de 1970, la mayoría de los científicos creían que el Sol era la única fuente de energía que hacia posible la vida. Sin embargo en 1977 el submarino Alvin encontró pruebas de existencia de nuevas formas de vida allí donde nadie antes había sospechado que existieran. Explorando la dorsal de las Galápagos, encontró gigantescos gusanos tubícolas, mejillones, crustáceos, almejas y otras formas de vida que utilizaban energía térmica procedente de unas chimeneas volcánicas para sobrevivir.
Donde hay energía podría haber vida y esas chimeneas volcánicas submarinas proporcionan una nueva fuente de energía en la oscuridad del fondo marino. De hecho, algunos científicos han sugerido que el primer ADN no se habría formado en alguna charca intermareal de las costas terrestres, sino en las profundidades submarinas cerca de una chimenea volcánica. Algunas de las formas más primitivas de ADN han sido encontradas en los fondos oceánicos. Si esto es así, quizás las chimeneas volcánicas que hay en la luna Europa puedan proporcionar la energía necesaria que de aquel suelo surja algo parecido al ADN.
Proyecto EJSM
LISA: antes del big bang
Otro satélite espacial que podría causar una gran sensación en el mundo del conocimiento científico es la antena espacial con interferómetro laser (LISA: Laser Interferometer Space Antenna), y lo mismo harían sus sucesores. Estas sondas pueden conseguir lo imposible: revelar lo que sucedió antes del big bang.
En la actualidad hemos conseguido ya medir la velocidad a la que distantes galaxias se alejan de nosotros. Esto se debe al efecto Doppler, fenómeno por el cual la luz se distorsiona cuando una estrella se aleja de nuestra posición o se acerca a la misma. Esta medida nos da la velocidad de expansión del universo.
Entonces, “rebobinando la cinta”, calculamos cuando se produjo la explosión original. Esto es muy similar al procedimiento de analizar los fragmentos cuando se produjo esta. Así se calculó que el big bang tuvo lugar hace 13700 millones de años. Lo que sin embargo resulta frustrante es que el actual satélite espacial llamado sonda Wilkinson de anisotropía de microondas (WMAP: Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) solo ha podido retroceder en sus observaciones hasta un mínimo de 400000 años después de la explosión inicial.
Proyecto WMAP
Por consiguiente, nuestros satélites únicamente pueden decirnos que hubo una explosión, pero no porque se produjo, ni que fue lo que exploto, ni cuál fue la causa de todo aquello.
Provisionalmente se ha establecido como fecha de lanzamiento entre 2018 y 2020. LISA está formado por 3 satélites que forman un triángulo gigantesco de casi 5 millones de kilómetros de ancho y están conectados por 3 rayos laser. Sera el mayor instrumento espacial que se ha puesto en órbita. Cualquier onda gravitatoria procedente del big bang que este todavía reverberando sacudirá un poco los satélites.
Proyecto LISA
Esta perturbación modificara la trayectoria de los rayos laser, y entonces unos sensores registraran la frecuencia y las características de la perturbación. De este modo, los científicos podrán remontarse a un intervalo de tiempo inferior a una billonésima de segundo después del big bang. Según Einstein, el espacio – tiempo es como un tejido que puede curvarse y estirarse. Si se produce una gran perturbación, como el choque de agujeros negros o el big bang, se forman unas ondulaciones que se desplazan por ese tejido.
Dichas ondulaciones, u ondas gravitatorias, son demasiado pequeñas para ser detectadas por instrumentos ordinarios, pero LISA es lo suficientemente sensible y grande para detectar las vibraciones producidas por esas ondas gravitatorias.
En la actualidad hay varias teorías sobre la era previa al big bang que proceden de la teoría de las cuerdas, que es mi especialidad. Una de las situaciones posibles es que nuestro universo sea una especie de burbuja enorme que se está expandiendo continuamente. Vivimos en la superficie de esa burbuja gigantesca, pegados a ella como los insectos en papel matamoscas. Pero nuestro universo de burbuja coexiste en un océano con otros universos burbujas, constituyendo así el multiverso de universos, como un baño de burbujas.
Ocasionalmente, esas burbujas podrían colisionar entre sí o podrán fisionarse en pequeñas burbujas y luego expandirse. Cada una de estas teorías sobre la época anterior al big bang predice el modo en el que el universo emitiría radiación gravitatoria momentos después de la explosión inicial. LISA puede medir la radiación gravitatoria emitida después del big bang y compararla con las diversas predicciones de las teorías de las cuerdas. De esta modo, LISA podría descartar o validar algunas de estas teorías.
Envio de misiones tripuladas al espacio
Mientras que las misiones robóticas continuaran abriendo nuevas perspectivas para la exploración espacial, las misiones tripuladas se enfrentaran a obstáculos y barreras mucho mayores. Esto se debe a que las misiones robóticas son baratas y versátiles en comparación con las misiones tripuladas; pueden explorar entornos peligrosos; no requieren el costoso mantenimiento de los seres vivos y, lo más importante, no tienen que regresar.
Como ha escrito el autor de ciencia ficción Isaac Asimov, hicimos un gol, agarramos la pelota y nos fuimos a casa. Hoy en dia los viejos cohetes propulsores Saturno están durmiendo en los museos o cubriéndose de óxido en los depósitos de chatarra. Se dejó que desapareciera toda una generación de científicos especializados en cohetes. El ímpetu de la carrera espacial fue decayendo poco a poco. Ahora mismo, solo encontramos referencias al famoso “paseo por la luna” en los libros de historia. ¿Qué sucedió? Muchas cosas, como la guerra de Vietnam, Watergate, etc. Pero, si vamos al fondo del asunto, todo se reduce a costos.
A veces olvidamos que los viajes espaciales son caros, muy caros. Cuesta 10000 dólares poner medio kilo de algo en una órbita cercana a la tierra. Ir a Marte cuesta 1000000 de dólares cada medio kilo.
El presidente, George W. Bush, presento un plan claro y ambicioso para el programa espacial. En primer lugar, en 2010 se retiraría la lanzadera espacial y se sustituiría en 2015 por un nuevo sistema de naves espaciales llamado Constellation. En segundo lugar, los astronautas volverían a la Luna en 2020, estableciendo allí por fin una base permanente con personal trabajando en ella. En tercer lugar, esto prepararía el camino para una futura misión tripulada que iría a Marte.
Sin embargo, la situación económica de la navegación espacial ha cambiado significativamente desde entonces, sobre todo porque la gran recesión termino con los proyectos delirantes de Bush. El informe de la Comisión Augustine, entregado al presidente Obama en 2009, concluía que el plan anterior era insostenible.
En 2010 Obama cancelo la lanzadera espacial y su reposición. A corto plazo la NASA deberá usar los cohetes rusos. Entretanto, las empresas privadas deberán crear los cohetes necesarios para continuar con el programa espacial de viajes tripulados. Las voces críticas afirman que este plan convertirá a la NASA en una agencia de viajes a ninguna parte.
Métodos alternativos de propulsión
El físico Freeman Dyson ha reducido costos de algunas tecnologias experimentales que algún dia pueden abrir los cielos a personas de capacidad adquisitiva media. Estas propuestas son todas de alto riesgo pero podrían abaratar los costes de una manera drástica.
Freeman Dyson
La primera es el motor de propulsión de laser; este motor dispara un rayo láser altamente potente en el extremo inferior del cohete, produciendo una miniexplosión cuya onda de choque impulsa el cohete hacia arriba. Un chorro continuo de ráfagas de laser que se disparan a gran velocidad vaporiza el agua, y esto impulsa el cohete hacia el espacio. La gran ventaja del láser es que la energía procede de un sistema terrestre. El cohete de laser no lleva combustible alguno.
Propulsión Laser
Dyson sueña con el dia en que los sistemas de propulsión por láser puedan colocar pesadas cargas en órbita alrededor de la tierra al módico precio de 10 dólares por kilo, lo cual realmente revolucionaria la navegación espacial. Prevé la creación de un láser gigantesco de 1000 megavatios (la producción de energía de una central nuclear estándar) que podrá impulsar un cohete de dos toneladas para ponerlo en órbita. Este cohete consta de la carga y de un depósito de agua en su extremo inferior, que gotea agua lentamente a través de unos poros diminutos.
Prototipo Dyson
La carga y el depósito de agua pesan cada uno una tonelada. Cuando el rayo láser incide en la parte inferior del cohete, el agua se vaporiza al instante, generando una sucesión de ondas de choque que impulsan el cohete al espacio. El cohete alcanzara una aceleración de 3g y abandona el campo gravitatorio en 6 minutos.
Ascensor espacial
Se trata de un ascensor que sube por una fibra de nanotubo de carbono de miles de kilómetros de longitud. Imaginemos una bola sobre una cuerda, igual a la que uso David contra Goliat, la fuerza centrífuga basta para hacer que esta no se caiga. De manera similar, si un cable es suficientemente largo, la fuerza centrífuga le impedirá caer al suelo.
El giro de la Tierra sobre su eje sería suficiente para mantener el cable en el cielo. Una vez que este cable estuviera tendido hacia los cielos una cabina de ascensor que se deslizara a lo largo de este cable podría desplazarse al espacio.
Ascensor Espacial
Los nanotubos de carbono son clave en este artefacto, poseen la mayor resistencia a la tracción que pueda tener cualquier material. Son más fuertes que el acero y tienen una resistencia suficiente para soportar la tensión que pueda darse en un ascensor espacial. El problema es crear un nanotubo puro de carbono de unos 80000 kilómetros. Ver "Nanotecnología" que ya postee
Existe la posibilidad de tejer juntos miles de millones de hilos de nanotubos de carbono para fabricar hojas y cables, pero estas fibras no son puras; se trata de fibras que han sido prensadas y tejidas unas con otras. El desafío es crear un nanotubo de carbono en el que todos los átomos de carbono estén en su sitio, es decir, correctamente situados.
En 2009, unos científicos de la Universidad Rice anunciaron una novedad. Sus fibras no son puras, sino compuestas (es decir no son adecuadas para un ascensor espacial), pero su método es lo suficientemente versátil para fabricar nanotubos de carbono de cualquier longitud. Por el método de ensayo y error descubrieron que sus nanotubos de carbono podían disolverse en una solución de ácido clorosulfonico, y luego sacaron la solución resultante por una boquilla parecida a una ducha.
Nanotubos
Este método puede producir fibras de nanotubos de carbono cuyo espesor es de 50 micrómetros y con una longitud de cientos de metros. Una aplicación comercial de estas fibras serían los tendidos eléctricos, ya que los nanotubos de carbono conducen electricidad mejor que el cobre, son más livianos y tienen menos averías. Como ya hemos comentado los cables de cobre están a 2 o 3 años de desaparecer del planeta, en cuanto bajen un poco los costos de los nanotubos.
Para estimular la puesta en marcha de investigaciones relativas a los ascensores espaciales, la NASA ha fomentado varios concursos. Se concede un total de dos millones de dólares en premios a través de los Juegos del Ascensor Espacial de la NASA.
Según las reglas establecidas por la NASA, para ganar el Beam Power Challenge se ha de crear un dispositivo que no pese más de 50kg y pueda subir por una cuerda hasta una distancia de un km a una velocidad de 2 metros por segundo. Lo que hace difícil este desafío es que el dispositivo no puede llevar combustible, ni pilas, ni un cable eléctrico. La energía debe venir desde la Tierra.
En 2009 LaserMotive recibió el premio, constaba de una caja de unos 90cm de ancho con un gran espejo. El rayo láser tenía que chocar con el espejo y ser desviado hacia una serie de células solares que convertirían la energía laser en electricidad.
Esta pondría en marcha un motor y la cabina del ascensor ascendería gradualmente por un cable. Pusieron un helicóptero estacionario a 1000 metros, subieron 4 veces en dos días siendo su mejor tiempo 3 minutos y 48 segundos.
Proyecto ganador
EXTRAIDO DEL LIBRO "LA FISICA DEL FUTURO"
Ya basta de vagar por las costas del océano cósmico. Por fin estamos preparados para embarcarnos y poner rumbo a las estrellas.
Carl Sagan
En 2100 la humanidad estará a punto de entrar en una nueva era de la exploración espacial: el objetivo será alcanzar las estrellas.
Planetas extrasolares
Uno de los logros más asombrosos del programa espacial ha sido la exploración robotica del espacio exterior, que ha ampliado considerablemente el horizonte de la humanidad.
Lo prioritario en esas misiones robóticas será la búsqueda de planetas similares a la tierra que puedan albergar vida, lo cual es el Santo Grial de la ciencia espacial. Hasta ahora los telescopios situados en la superficie terrestre han identificado unos 500 planetas que orbitan en sistemas estelares lejanos y se están descubriendo planetas con un promedio de uno nuevo cada una o dos semanas. Sin embargo, la gran decepción es que con nuestros instrumentos solo podemos identificar planetas gigantescos, del tamaño de júpiter, en los que no puede darse la vida tal como la conocemos.
El planeta más pequeño que han detectado los telescopios situados en la superficie terrestre se identificó en el 2010 y su masa es entre 3 y 4 veces la de la Tierra. Lo notable de este descubrimiento es que esa “supertierra” es la primera que se encuentra situada en la zona habitable de su sol, es decir, a la distancia adecuada para tener agua en estado líquido.
Todo esto cambio con el lanzamiento del telescopio de la Misión Kepler en 2009 y del satélite COROT en 2006. Estas sondas espaciales buscan unas pequeñísimas fluctuaciones en la luz de las estrellas, producidas cuando un pequeño planeta se mueve frente a su estrella, bloqueando la luz de esta en una proporción minúscula.
Proyecto COROT
Escaneando minuciosamente miles de estrellas para buscar esas diminutas fluctuaciones, las sondas espaciales podrán detectar quizá cientos de planetas parecidos a la Tierra. Una vez identificados, esos planetas pueden analizarse rápidamente para ver si contienen agua líquida, que es quizá el bien más preciado de todo el espacio.
El agua líquida es el disolvente universal, el recipiente en que probablemente surgió el primer ADN. Si en esos planetas hay océanos de agua líquida, eso podría modificar nuestra manera de entender la vida en el universo.
Proyecto Kepler
A su vez, el satélite Kepler será sustituido por el TPF (Terrestrial Planet Finder). Aunque la fecha de lanzamiento de este satélite se ha pospuesto varias veces, sigue siendo el mejor candidato para mejorar los logros del Kepler.
En primer lugar, dispondrá de un espejo cuatro veces mayor que el del Hubble. En segundo lugar, tendrá sensores infrarrojos que podrán reducir la intensa radiación de una estrella hasta un millón de veces, consiguiendo así revelar la presencia del oscuro planeta que pueda estar girando en torno a ella. Para conseguir esto, el satélite captara dos ondas de la radiación de la estrella y luego las combinara cuidadosamente, de modo que se anulen una a la otra, eliminando así la presencia no deseada de la estrella.
Proyecto TPF
El satélite Europa: fuera de la zona de habitabilidad solar
Hay además otro objetivo tentador para las sondas que tenemos dentro de nuestro sistema solar: el satélite Europa. Durante décadas se creyó que, dentro del sistema solar, la vida únicamente podía existir en la zona de habitabilidad estelar, una region que se extiende alrededor del Sol y donde los planetas no son demasiados calientes, ni demasiados fríos, para albergar vida.
La tierra tiene la suerte de disponer de agua líquida porque su órbita está a la distancia adecuada del Sol. El agua líquida herviría en un planeta como Mercurio, que se encuentra demasiado cerca del sol y se helaría en un planeta como Júpiter, que está demasiado lejos. Como el agua líquida es probablemente el fluido en el que el ADN y las proteínas se formaron por primera vez, durante mucho tiempo se creyó que dentro del sistema solar solo podía haber vida en la Tierra o, tal vez, Marte.
Pero los astrónomos se equivocaban. Después de que la nave espacial “Voyager” surcara el espacio pasando por las lunas de Júpiter, se puso de manifiesto que había otro lugar en el que la vida podría florecer: debajo de la capa de hielo que recubre las lunas de Júpiter. Europa, una de las lunas de Júpiter descubiertas por Galileo en 1610, pronto llamo la atención de los astrónomos. Aunque tiene su superficie cubierta permanentemente de hielo, bajo esa capa hay un océano líquido.
Satélite Europa
Dado que el océano es mucho más profundo en Europa que en la Tierra, se calcula que el volumen total del océano de Europa es el doble de los océanos terrestres.
Hubo cierta sorpresa al constatar que en el sistema solar hay otra fuente de abundante energía diferente al Sol. Por debajo del hielo, la superficie de Europa se calienta continuamente a causa las fuerzas mareales. Cuando Europa experimenta sacudidas en su órbita alrededor de Júpiter, la gravedad de este planeta de gran masa ejerce presiones sobre la luna en distintas direcciones, creando fricciones en zonas profundas bajo la corteza. La fricción genera un calor que a su vez, funde el hielo y crea un océano estable de agua líquida.
Como consecuencia de este notable descubrimiento, la EJSM (Europa Jupiter System Mission) tiene previsto su lanzamiento de manera provisional para el año 2020. Está diseñada para orbitar en torno a Europa y, si es posible, aterrizar en esta luna. Aparte de esto, algunos científicos han soñado con explorar Europa enviando allí aparatos más sofisticados. Han considerado toda una variedad de métodos para buscar vida bajo el hielo.
Una posibilidad es la EICM (Europa Ice Clipper Mission), que dejaría caer unas esferas sobre la superficie helada. El penacho y la nube de escombros que surgirían desde el lugar del impacto serian analizados detalladamente por una nave espacial que cruzaría la zona. Un programa más ambicioso es colocar bajo el hielo un submarino hidrobotico manejado por control remoto.
Hasta la década de 1970, la mayoría de los científicos creían que el Sol era la única fuente de energía que hacia posible la vida. Sin embargo en 1977 el submarino Alvin encontró pruebas de existencia de nuevas formas de vida allí donde nadie antes había sospechado que existieran. Explorando la dorsal de las Galápagos, encontró gigantescos gusanos tubícolas, mejillones, crustáceos, almejas y otras formas de vida que utilizaban energía térmica procedente de unas chimeneas volcánicas para sobrevivir.
Donde hay energía podría haber vida y esas chimeneas volcánicas submarinas proporcionan una nueva fuente de energía en la oscuridad del fondo marino. De hecho, algunos científicos han sugerido que el primer ADN no se habría formado en alguna charca intermareal de las costas terrestres, sino en las profundidades submarinas cerca de una chimenea volcánica. Algunas de las formas más primitivas de ADN han sido encontradas en los fondos oceánicos. Si esto es así, quizás las chimeneas volcánicas que hay en la luna Europa puedan proporcionar la energía necesaria que de aquel suelo surja algo parecido al ADN.
Proyecto EJSM
LISA: antes del big bang
Otro satélite espacial que podría causar una gran sensación en el mundo del conocimiento científico es la antena espacial con interferómetro laser (LISA: Laser Interferometer Space Antenna), y lo mismo harían sus sucesores. Estas sondas pueden conseguir lo imposible: revelar lo que sucedió antes del big bang.
En la actualidad hemos conseguido ya medir la velocidad a la que distantes galaxias se alejan de nosotros. Esto se debe al efecto Doppler, fenómeno por el cual la luz se distorsiona cuando una estrella se aleja de nuestra posición o se acerca a la misma. Esta medida nos da la velocidad de expansión del universo.
Entonces, “rebobinando la cinta”, calculamos cuando se produjo la explosión original. Esto es muy similar al procedimiento de analizar los fragmentos cuando se produjo esta. Así se calculó que el big bang tuvo lugar hace 13700 millones de años. Lo que sin embargo resulta frustrante es que el actual satélite espacial llamado sonda Wilkinson de anisotropía de microondas (WMAP: Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) solo ha podido retroceder en sus observaciones hasta un mínimo de 400000 años después de la explosión inicial.
Proyecto WMAP
Por consiguiente, nuestros satélites únicamente pueden decirnos que hubo una explosión, pero no porque se produjo, ni que fue lo que exploto, ni cuál fue la causa de todo aquello.
Provisionalmente se ha establecido como fecha de lanzamiento entre 2018 y 2020. LISA está formado por 3 satélites que forman un triángulo gigantesco de casi 5 millones de kilómetros de ancho y están conectados por 3 rayos laser. Sera el mayor instrumento espacial que se ha puesto en órbita. Cualquier onda gravitatoria procedente del big bang que este todavía reverberando sacudirá un poco los satélites.
Proyecto LISA
Esta perturbación modificara la trayectoria de los rayos laser, y entonces unos sensores registraran la frecuencia y las características de la perturbación. De este modo, los científicos podrán remontarse a un intervalo de tiempo inferior a una billonésima de segundo después del big bang. Según Einstein, el espacio – tiempo es como un tejido que puede curvarse y estirarse. Si se produce una gran perturbación, como el choque de agujeros negros o el big bang, se forman unas ondulaciones que se desplazan por ese tejido.
Dichas ondulaciones, u ondas gravitatorias, son demasiado pequeñas para ser detectadas por instrumentos ordinarios, pero LISA es lo suficientemente sensible y grande para detectar las vibraciones producidas por esas ondas gravitatorias.
En la actualidad hay varias teorías sobre la era previa al big bang que proceden de la teoría de las cuerdas, que es mi especialidad. Una de las situaciones posibles es que nuestro universo sea una especie de burbuja enorme que se está expandiendo continuamente. Vivimos en la superficie de esa burbuja gigantesca, pegados a ella como los insectos en papel matamoscas. Pero nuestro universo de burbuja coexiste en un océano con otros universos burbujas, constituyendo así el multiverso de universos, como un baño de burbujas.
Ocasionalmente, esas burbujas podrían colisionar entre sí o podrán fisionarse en pequeñas burbujas y luego expandirse. Cada una de estas teorías sobre la época anterior al big bang predice el modo en el que el universo emitiría radiación gravitatoria momentos después de la explosión inicial. LISA puede medir la radiación gravitatoria emitida después del big bang y compararla con las diversas predicciones de las teorías de las cuerdas. De esta modo, LISA podría descartar o validar algunas de estas teorías.
Envio de misiones tripuladas al espacio
Mientras que las misiones robóticas continuaran abriendo nuevas perspectivas para la exploración espacial, las misiones tripuladas se enfrentaran a obstáculos y barreras mucho mayores. Esto se debe a que las misiones robóticas son baratas y versátiles en comparación con las misiones tripuladas; pueden explorar entornos peligrosos; no requieren el costoso mantenimiento de los seres vivos y, lo más importante, no tienen que regresar.
Como ha escrito el autor de ciencia ficción Isaac Asimov, hicimos un gol, agarramos la pelota y nos fuimos a casa. Hoy en dia los viejos cohetes propulsores Saturno están durmiendo en los museos o cubriéndose de óxido en los depósitos de chatarra. Se dejó que desapareciera toda una generación de científicos especializados en cohetes. El ímpetu de la carrera espacial fue decayendo poco a poco. Ahora mismo, solo encontramos referencias al famoso “paseo por la luna” en los libros de historia. ¿Qué sucedió? Muchas cosas, como la guerra de Vietnam, Watergate, etc. Pero, si vamos al fondo del asunto, todo se reduce a costos.
A veces olvidamos que los viajes espaciales son caros, muy caros. Cuesta 10000 dólares poner medio kilo de algo en una órbita cercana a la tierra. Ir a Marte cuesta 1000000 de dólares cada medio kilo.
El presidente, George W. Bush, presento un plan claro y ambicioso para el programa espacial. En primer lugar, en 2010 se retiraría la lanzadera espacial y se sustituiría en 2015 por un nuevo sistema de naves espaciales llamado Constellation. En segundo lugar, los astronautas volverían a la Luna en 2020, estableciendo allí por fin una base permanente con personal trabajando en ella. En tercer lugar, esto prepararía el camino para una futura misión tripulada que iría a Marte.
Sin embargo, la situación económica de la navegación espacial ha cambiado significativamente desde entonces, sobre todo porque la gran recesión termino con los proyectos delirantes de Bush. El informe de la Comisión Augustine, entregado al presidente Obama en 2009, concluía que el plan anterior era insostenible.
En 2010 Obama cancelo la lanzadera espacial y su reposición. A corto plazo la NASA deberá usar los cohetes rusos. Entretanto, las empresas privadas deberán crear los cohetes necesarios para continuar con el programa espacial de viajes tripulados. Las voces críticas afirman que este plan convertirá a la NASA en una agencia de viajes a ninguna parte.
Métodos alternativos de propulsión
El físico Freeman Dyson ha reducido costos de algunas tecnologias experimentales que algún dia pueden abrir los cielos a personas de capacidad adquisitiva media. Estas propuestas son todas de alto riesgo pero podrían abaratar los costes de una manera drástica.
Freeman Dyson
La primera es el motor de propulsión de laser; este motor dispara un rayo láser altamente potente en el extremo inferior del cohete, produciendo una miniexplosión cuya onda de choque impulsa el cohete hacia arriba. Un chorro continuo de ráfagas de laser que se disparan a gran velocidad vaporiza el agua, y esto impulsa el cohete hacia el espacio. La gran ventaja del láser es que la energía procede de un sistema terrestre. El cohete de laser no lleva combustible alguno.
Propulsión Laser
Dyson sueña con el dia en que los sistemas de propulsión por láser puedan colocar pesadas cargas en órbita alrededor de la tierra al módico precio de 10 dólares por kilo, lo cual realmente revolucionaria la navegación espacial. Prevé la creación de un láser gigantesco de 1000 megavatios (la producción de energía de una central nuclear estándar) que podrá impulsar un cohete de dos toneladas para ponerlo en órbita. Este cohete consta de la carga y de un depósito de agua en su extremo inferior, que gotea agua lentamente a través de unos poros diminutos.
Prototipo Dyson
La carga y el depósito de agua pesan cada uno una tonelada. Cuando el rayo láser incide en la parte inferior del cohete, el agua se vaporiza al instante, generando una sucesión de ondas de choque que impulsan el cohete al espacio. El cohete alcanzara una aceleración de 3g y abandona el campo gravitatorio en 6 minutos.
Ascensor espacial
Se trata de un ascensor que sube por una fibra de nanotubo de carbono de miles de kilómetros de longitud. Imaginemos una bola sobre una cuerda, igual a la que uso David contra Goliat, la fuerza centrífuga basta para hacer que esta no se caiga. De manera similar, si un cable es suficientemente largo, la fuerza centrífuga le impedirá caer al suelo.
El giro de la Tierra sobre su eje sería suficiente para mantener el cable en el cielo. Una vez que este cable estuviera tendido hacia los cielos una cabina de ascensor que se deslizara a lo largo de este cable podría desplazarse al espacio.
Ascensor Espacial
Los nanotubos de carbono son clave en este artefacto, poseen la mayor resistencia a la tracción que pueda tener cualquier material. Son más fuertes que el acero y tienen una resistencia suficiente para soportar la tensión que pueda darse en un ascensor espacial. El problema es crear un nanotubo puro de carbono de unos 80000 kilómetros. Ver "Nanotecnología" que ya postee
Existe la posibilidad de tejer juntos miles de millones de hilos de nanotubos de carbono para fabricar hojas y cables, pero estas fibras no son puras; se trata de fibras que han sido prensadas y tejidas unas con otras. El desafío es crear un nanotubo de carbono en el que todos los átomos de carbono estén en su sitio, es decir, correctamente situados.
En 2009, unos científicos de la Universidad Rice anunciaron una novedad. Sus fibras no son puras, sino compuestas (es decir no son adecuadas para un ascensor espacial), pero su método es lo suficientemente versátil para fabricar nanotubos de carbono de cualquier longitud. Por el método de ensayo y error descubrieron que sus nanotubos de carbono podían disolverse en una solución de ácido clorosulfonico, y luego sacaron la solución resultante por una boquilla parecida a una ducha.
Nanotubos
Este método puede producir fibras de nanotubos de carbono cuyo espesor es de 50 micrómetros y con una longitud de cientos de metros. Una aplicación comercial de estas fibras serían los tendidos eléctricos, ya que los nanotubos de carbono conducen electricidad mejor que el cobre, son más livianos y tienen menos averías. Como ya hemos comentado los cables de cobre están a 2 o 3 años de desaparecer del planeta, en cuanto bajen un poco los costos de los nanotubos.
Para estimular la puesta en marcha de investigaciones relativas a los ascensores espaciales, la NASA ha fomentado varios concursos. Se concede un total de dos millones de dólares en premios a través de los Juegos del Ascensor Espacial de la NASA.
Según las reglas establecidas por la NASA, para ganar el Beam Power Challenge se ha de crear un dispositivo que no pese más de 50kg y pueda subir por una cuerda hasta una distancia de un km a una velocidad de 2 metros por segundo. Lo que hace difícil este desafío es que el dispositivo no puede llevar combustible, ni pilas, ni un cable eléctrico. La energía debe venir desde la Tierra.
En 2009 LaserMotive recibió el premio, constaba de una caja de unos 90cm de ancho con un gran espejo. El rayo láser tenía que chocar con el espejo y ser desviado hacia una serie de células solares que convertirían la energía laser en electricidad.
Esta pondría en marcha un motor y la cabina del ascensor ascendería gradualmente por un cable. Pusieron un helicóptero estacionario a 1000 metros, subieron 4 veces en dos días siendo su mejor tiempo 3 minutos y 48 segundos.
Proyecto ganador
EXTRAIDO DEL LIBRO "LA FISICA DEL FUTURO"